圖片來源：景辰|查爾姆斯理工大學 |顏斯特蘭德奎斯特
當一顆恆星死亡時，暴力的結局會導致中子星的誕生。中子星是宇宙中真正的重量級物質——幾公里長的天體一茶匙重達十億噸。同位素鉛-208的原子核和中子星之間存在難以想象的大小差異，但描述其性質的物理學在很大程度上是相同的。現在，查爾姆斯的研究人員開發了一種新的計算模型來研究鉛的原子核。原子核中的126個中子（紅色）形成一個外包膜，可以被描述為皮膚。皮膚有多厚，都與強力有關。通過預測中子皮膚的厚度，可以增加關於強力如何工作的知識 - 無論是在原子核中還是在中子星中。
在太空中碰撞的大質量中子星被認為能夠產生黃金和鉑等貴金屬。雖然這些恆星的性質仍然是一個謎，但答案可能就在地球上最小的構建塊之一 - 鉛原子核的皮膚下。事實證明，讓原子核揭示控制中子星內部的強大力的秘密是很困難的。現在，瑞典查爾姆斯理工大學的一種新的計算機模型可以提供答案。
查爾姆斯的研究人員在最近發表在科學雜誌《自然物理學》上的一篇文章中，提出了在計算重質和穩定元素鉛的原子核方面的突破。
強力起主要作用
儘管微觀原子核和幾公里大小的中子星之間存在巨大的大小差異，但本質上控制其性質的是相同的物理學。共同點是將粒子（質子和中子）保持在原子核中的強力。同樣的力也阻止了中子星坍縮。雖然強力是宇宙的基本力量，但很難將其包含在計算模型中。當涉及到重中子富原子核（如鉛）時尤其如此。因此，科學家們在具有挑戰性的計算中一直在努力解決許多懸而未決的問題。
安德烈亞斯·埃克斯特倫，瑞典查爾姆斯理工大學物理系副教授。圖片來源：查爾姆斯理工大學|安娜-莉娜·倫德奎斯特
可靠的計算方式
“為了理解強力如何在富含中子的物質中起作用，我們需要在理論和實驗之間進行有意義的比較。因此，除了在實驗室和望遠鏡中進行的觀測外，還需要可靠的理論模擬。我們的突破意味着我們能夠對最重的穩定元素 - 鉛進行這樣的計算，“本文的主要作者之一，查爾姆斯物理系副教授Andreas Ekström說。
查爾姆斯與北美和英國的同事共同開發的新計算機模型現在指明了前進的方向。它可以高精度地預測同位素*鉛-208及其所謂的“中子皮膚”的性質。
克里斯蒂安·福森，瑞典查爾姆斯理工大學物理系教授。圖片來源：查爾姆斯理工大學|安娜-莉娜·倫德奎斯特
皮膚的厚度很重要
正是原子核中的126個中子形成了一個外層，可以被描述為一個皮膚。皮膚有多厚，與強力的性質有關。通過預測中子皮膚的厚度，可以增加關於強力如何工作的知識 - 無論是在原子核中還是在中子星中。
“我們預測中子皮膚出奇地薄，這可以為中子之間的力提供新的見解。我們模型的一個突破性方面是，它不僅提供了預測，而且還能夠評估理論誤差範圍。這對於能夠取得科學進步至關重要，“查爾姆斯物理系教授、研究負責人克里斯蒂安·福森說。
用於冠狀病毒傳播的模型
為了開發新的計算模型，研究人員將理論與實驗研究的現有數據相結合。然後將複雜的計算與先前用於模擬冠狀病毒可能傳播的統計方法相結合。
使用鉛的新模型，現在可以評估有關強力的不同假設。該模型還可以預測其他原子核，從最輕到最重。
這一突破可能導致更精確的模型，例如中子星，並增加對這些恆星如何形成的了解。
“我們的目標是更好地了解強力在中子星和原子核中的行為。它使研究更接近於理解例如如何在中子星中產生金和其他元素 - 最終它是關於理解宇宙的，“克里斯蒂安·福森說。
